بانداژهای هوشمند - اسلیم فا

تصویر: این بانداژ هوشمند، جزء پوشاننده زخم (راست) را نشان می دهد که شامل حسگرها و حامل داروست و بعلاوه جزء ریزپردازنده که در سمت چپ است را نشان می دهد که داده های جمع آوری شده را تفسیر نموده و عمل تحویل دارو را برمی انگیزد. آزمایشگاه نانو، سمیر سونکوسال، دانشگاه تافتز

برای درمان زخم ها و به ویژه زخم های مزمن، بانداژهای هوشمند در حال آمدن به بازار هستند. در زیر در خصوص بعضی از آنها و نیز اصولاً در خصوص این فناوری اطلاعات مفیدی کسب می کنیم.

بانداژ هوشمند دانشگاه تافتز

گاهی اوقات یک زخم به بانداژ احتیاج دارد، اما اگر این باند فقط یک راه منفعل برای جلوگیری از عفونت نباشد، چه؟ اگر بانداژ بتواند نقش فعالی در تشخیص و بهبودی ایفا نماید، چطور؟

این ایده، که بانداژ می تواند هوشمند باشد، در پشت اختراع تازهی به وسیله تیم مهندسین در دانشگاه تافتز واقع شده است. گروه تحقیقاتی یک بانداژ انعطاف پذیر با ضخامت کمتر از 3 میلی متر (حدود یک هشتم اینچ) ایجاد کردند که به طور فعال زخم های مزمن را رصد می نماید و سپس با ارائه درمان های دارویی مخصوص زخم به منظور بهبودی، پاسخ می دهد.

سمیر سونکوساله، مؤلف همکار مقاله، و استاد مهندسی برق و کامپیوتر در دانشکده مهندسی دانشگاه تافتز، در این باره در یک خبر منتشر شده می گوید: ما به دلیل ظهور وسایل الکترونیکی انعطاف پذیر توانستیم رویکرد تازهی را در خصوص بانداژها اتخاذ کنیم. در حقیقت، وسایل الکترونیکی انعطاف پذیر ساخت بسیاری از تجهیزات پزشکی پوشیدنی را ممکن ساخته است، اما بانداژها از زمان آغاز به کار تغییر چندانی ننموده اند. ما به سادگی از فناوری مدرن در هنرهای باستانی استفاده می کنیم. پس به امید بهبود نتایج برای یک مشکل رام نشدنی.

این تحقیق، در صورت موفقیت در زمینه های بالینی، می تواند آینده بانداژها را دگرگون کند. این می تواند پیشرفت مهمی برای افرادی باشد که دارای زخم های مزمن پوستی هستند و درمان آنها سخت است، مانند موارد سوختگی یا دیابت.

تصویر: بانداژ هوشمند. این نمودار نشان می دهد که چگونه بانداژ هوشمند داده های زخم را جمع آوری می نماید، سپس داروها را تحویل می دهد و با یک دستگاه تلفن همراه ارتباط برقرار می نماید. آزمایشگاه نانو، سمیر سونکوسال ، دانشگاه تافتز

باندهای هوشمند دارای سنسورهای pH و دما برای میزان گیری نشانگرهای اولیه بهبود زخم هستند. تعادل pH برای بهبود مطلوب زخم بین 5.5 تا 6.5 است، در حالی که زخم هایی که بهبود نمی یابند دارای محدوده pH بالای 6.5 هستند. افزایش درجه حرارت در محل زخم نشان می دهد که التهاب در حال وقوع است و زخم بهبود نمی یابد. یک نمونه باند جداگانه که به وسیله تیم ساخته شده است، اکسیژن رسانی را نیز در نظر می گیرد و نشان می دهد که آیا زخم به طور مطلوب بهبود می یابد یا خیر.

داده های لحظه ای سنسورهای بانداژ به وسیله یک ریزپردازنده خوانده می گردد که سپس می تواند سیگنال تقاضای آزاد کردن آنتی بیوتیک را بدهد و محیط بهتری را برای ترمیم زخم ها ایجاد کند.

گام بعدی دانشگاه تافتز برای باندهای هوشمند این است که آنها را در محیط بالینی آزمایش کند و ببیند که چگونه این مفهوم در برابر سایر باندهای هوشمند قرار می گیرد، از جمله یکی از آنها که در سال 2017 به وسیله محققان دانشگاه نبراسکا طراحی شده است و از تلفن هوشمند برای ارائه دارو استفاده می نماید.

بانداژ هوشمند سیستم سلامت کلیولند

در واقع درمان زخم هایی که سخت ترمیم می شوند می تواند بسیار چالش برانگیز باشد. فناوری های نوظهور درمانی که وارد عرصه می شوند می توانند نحوه مراقبت از زخم را تغییر دهند. در حال حاضر عملاً ارزیابی و نظارت بر مراقبت از زخم کاملاً ذهنی است و ممکن است از پزشکی به پزشک دیگر متفاوت باشد. معمولاً از بازرسی بصری و میزان گیری دستی برای ارزیابی پیشرفت زخم استفاده می گردد. بازرسی های زخم به طور معمول احتیاج به برداشتن پانسمان دارد و ممکن است منجر به تغییرات زیاد پانسمان، افزایش زمان بازرسی بالینی، ناراحتی بیمار و افزایش هزینه پانسمان تلف شده گردد. وقتی لازم باشد، پزشکان ممکن است از کشت های آزمایشگاهی، نمونه برداری ها و سایر آزمایش های آزمایشگاهی استفاده نمایند، اما پردازش این مطالعات زمان بر است و ممکن است باعث تأخیر در درمان گردد. در اصل، ما غالباً مراقبت های واکنشی از زخم را تمرین می کنیم. بنابراین منطقی است که یک روش فعال تر برای ارزیابی زخم که می تواند داده های کمی بهتر را به موقع به پزشکان ارائه دهد، بسیار مفید باشد. در آینده نزدیک، تعدادی از گزینه های بانداژ هوشمند می توانند این کار را انجام دهند.

عملکرد مورد انتظار از مواد استاندارد بانداژ، فراهم آوردن محیط مرطوب ترمیم زخم و ارتقاء ترمیم زخم و در عین حال محافظت در برابر آلودگی است. یک بانداژ هوشمند می تواند این عملنمودها را به علاوه بسیار بیشتر انجام دهد. در حال حاضر تحقیقات در خصوص چندین سیستم بانداژ مختلف شامل سنسورهای تعبیه شده در حال اجرا است که می توانند به صورت بی سیم پارامترهای مختلف ارزشمند زخم را منتقل نمایند. این محصولات می توانند به طور مستقل هم شرایط زخم و هم خود پانسمان را زیر نظر داشته باشند. این اطلاعات به پزشکان یک دیدگاه کمی به صورت بلادرنگ در خصوص محیط زخم می دهد و به تسهیل درمان های مفیدتر و شخصی تر مراقبت از زخم یاری می نماید. بعضی از پارامترهای خاص زخم که می توان به طور بالقوه تحت نظارت قرار داد عبارتند از:

PH:

PH نقش مهمی در بهبود زخم دارد. میزان گیری سطح PH می تواند نقش مهمی در شناسایی زود هنگام زخم های غیر التیام یابنده داشته باشد. زخم های التیام یابنده یا حاد تمایل دارند در محیطی کمی اسیدی عمل نمایند، معمولاً در محدوده PH 5 تا 6. در مقابل، زخم هایی که به سختی درمان می شوند یا مزمن هستند PHی بین 7 تا 9 دارند. دلیل این امر تصور می گردد بخشی به دلیل افزایش سطح باکتری ها است. بنابراین تغییرات بزرگ در PH می تواند زنگ خطر اولیه برای احتمال عفونت زخم باشد.

ترشحات:

داده های کمّی کلیدی مانند کیفیت، حجم، سرعت و اشباع پانسمان ترشح می تواند به پزشکان و بیماران در حذف تغییرات غیر ضروری پانسمان یاری کند و می تواند ناراحتی بیمار و هزینه های کلی مراقبت های بهداشتی را کاهش دهد. محیط های زخم بسیار خشک یا بسیار مرطوب مانع بهبود می شوند. پانسمان های هوشمندِ حاوی شاخص های اشباع یا ردیابی رطوبت می توانند ضمن سرعت بخشیدن به بهبود زخم، به کاهش عوارض بیمار یاری نمایند.

دما:

بیشتر عملنمودهای سلولی تحت تأثیر دما قرار می گیرند. افزایش و طولانی شدن دمای بدن در یک زخم مزمن می تواند نشان دهنده التهاب و نشانه عفونت باکتریایی باشد. اگر ترموگرافی مادون قرمز بتواند در سیستم های بانداژ هوشمند برای نظارت مداوم دمای زخم گنجانده گردد، ممکن است به عنوان یک روش سریع برای تشخیص عفونت زخم عمل کند.

اکسیژن:

اکسیژن نقش کلیدی در تمام مراحل بهبود زخم دارد. بدون سطح اکسیژن کافی، ترمیم زخم دچار اختلال می گردد. مطالعات نشان داده است که فشار جزئی O2 در ترشحات زخم غیر التیام یابنده 5 تا 20 میلیمتر جیوه در مقایسه با 30 تا 50 میلیمتر جیوه دیده شده در بافت های سالم است. پانسمان های هوشمند که می توانند اکسیژن پوستی را کنترل نمایند، کاربرد بالقوه واقعی در پوشیدنی ها دارند.

پانسمان های هوشمند بعلاوه می توانند دارویی یا درمانی با حداقل تهاجم ارائه دهند. تیمی در سیستم سلامت در کلیولند، اوهایو، روی یک باند هوشمند کار می نمایند که شامل میکروچیپ و حسگرهایی است که از تحریک الکتریکی برای درمان زخم های مزمن استفاده می نمایند. پانسمان می تواند تا 7 روز در محل بماند. امید است که در آینده این بانداژ هوشمند با تلفن بیمار همگام گردد و این اطلاعات را مستقیماً به بیمار و ارائه دهنده خدمات درمانی او منتقل کند تا امکان تنظیم درمان به صورت بلادرنگ فراهم گردد. درمان می تواند از راه دور به وسیله بانداژ انجام گردد تا پانسمان زخم را مختل نکند. بعلاوه احتمال کاهش دفعات مراجعه به کلینیک زخم سرپایی وجود دارد.

در حالی که تعدادی پانسمان هوشمند در حال توسعه است و چندین نمونه اولیه در حال آزمایش اولیه بر روی انسان هستند، هیچ موردی برای استفاده تجاری در این مقاله معرفی نمی گردد. به نظر می رسد چالش فراوری یک پانسمان پوشیدنی، پوشیدنی ای است که شامل اجزای فنی باشد اما همچنان ارزان و کاربردی باشد. تمرکز کنونی بر توسعه دستگاه های حسگر کوچک است که قادرند داده ها را با استفاده از حداقل توان به صورت بی سیم منتقل نمایند. این بانداژها برای پذیرش گسترده به وسیله بیماران مشغول مراقبت از زخم و پزشکان بالینی باید راحت، کم مشخصات، طولانی مدت (دارای عمر کافی)، زیست سازگار، یکبار مصرف و آسان برای استفاده باشند.

پتانسیل قابل توجهی برای این نوارهای هوشمند در زمینه بهبود زخم وجود دارد. دستگاه های نظارتی که می توانند به پزشکان در جهت تهیه برترین برنامه های درمانی بر اساس داده های جمع آوری شده در لحظه یاری نمایند، می توانند تغییر دهنده واقعی بازی باشند. چندین مانع وجود دارد که باید بر آنها غلبه کرد مانند ایجاد حسگرهای الکترونیکی کم مصرف، کم هزینه و انعطاف پذیر که در اثر ضایعات بیوشیمیایی یا ترشحات زخم دچار اختلال نشوند. چشم خود به این فناوری های نسل بعد هوشمند نظارت بر زخم بدوزید. با استفاده از پتانسیل میزان گیری عینی نشانگرهای زیستی و یاری به ارائه درمان مؤثر، این باندهای هوشمند در واقع ممکن است آینده مراقبت از زخم باشند.

بانداژ هوشمند ساخته VA می تواند زخم های مزمن را ردیابی نموده و آنها را درمان کند

این نوآوری بعلاوه باعث ایجاد یک استارتاپ تازه شده است تا این فناوری را به بازار عرضه کند.

تیمی از محققان به سرپرستی یک مهندس زیست پزشکی در بخش امور جانبازان ، یک بانداژ هوشمند با تکنولوژی بالا فراوری کردند که از تحریک الکتریکی برای درمان زخم های مزمن استفاده می نماید و می تواند اطلاعاتی در خصوص نحوه بهبود آنها ارائه دهد.

این بانداژ ، که اکنون Exciflex نامیده می گردد، مجهز به تراشه، سنسورها و موارد دیگر است که شامل فناوری الکتروتراپی است که به وسیله دکتر Kath Bogie و همکارانش در Cleveland در مرکز فناوری VA Advanced Platform و دانشگاه Case Western Reserve پیشرفته است.

با یاری برنامه انتقال فناوریVA ، Bogie از VA با کارآفرینانی که یک شرکت نوپا را تشکیل می دادند، ارتباط برقرار کردند تا باند فناوری پیشرفته را به بازار بیاورند.

بوگی در گفتگوی ایمیلی خود گفت: در تمام تحقیقاتم انگیزه من بهبود مراقبت های بهداشتی برای جانبازان، به ویژه کسانی است که زخم های مزمن را تجربه می نمایند. بسیار هیجان انگیز است که شاهد به ثمر رسیدن این فناوری باشیم.

وی گفت: جانبازان - به ویژه کسانی که از جایگاه چرخدار استفاده می نمایند یا دچار صدمات ناشی از انفجار شده اند - با بیشترین خطرات برای عفونت ها و زخم های مزمن مانند زخم های فشاری یا آسیب های فشاری روبرو هستند. این صدمات می تواند برای بیماران دردناک و پرهزینه باشد، و جراحاتی که به خصوص دیر بهبود می یابند احتیاج به مراقبت های تخصصی زیادی دارند. صدمات ناشی از فشار در کشور می تواند به بیش از 11 میلیارد دلار در سال برسد.

قابل درک است که انرژی ناشی از تحریک الکتریکی می تواند با کاهش عفونت، زخم های مزمن را التیام بخشد، بیوفیلم ایجاد شده از باکتری ها را که می تواند فرایند بهبود را کند کند مختل کند، و موارد دیگر. اگرچه الکتریسیته قبلاً در روینمودهای درمانی مورد مطالعه و استفاده قرار گرفته بود، اما فناوری ساخته شده به وسیله بوگی - که نزدیک به 15 سال است به طور متناوب با چالش مراقبت های بهداشتی روبرو شده است - چیز کمی بیشتر ارائه می دهد.

در بیانیه VA روی این اثر آمده است: بانداژ هوشمند می تواند تا هفت روز در محل بماند، بنابراین محیط زخم ثابت می ماند. این یکی از دلایلی است که باعث می گردد سیستم بانداژ هوشمند برتر از پانسمان سنتی زخم باشد که باید هر بار که بیمار تحریک الکتریکی معمولی دریافت می نماید برداشته گردد.

عنصر مهم دیگر این است که دستگاه می تواند در هر زمان و خارج از مراجعه به کلینیک، درمان ارائه دهد.

بانداژ مجهز به سنسورها، الکترودها، ماژول قدرت و کنترل و سایر عناصر است. وسایل برقی موجود در نیمه بالایی آن را می توان از باند جاذب زیر آن جدا کرد، که می تواند تا هفت روز قبل از دور انداختن استفاده گردد. و آن چه در داخل باند اتفاق می افتد و زخم را می توان ثبت کرد. بر اساس نسخه منتشر شده، تراشه می تواند داده هایی از جمله مدت زمان استفاده، شارژ باتری و بعلاوه میزان گیری دمای زخم یا هرگونه اختلال در آن را ضبط کند.

متخصصان مراقبت های بهداشتی می توانند از اطلاعات جمع آوری شده به وسیله بانداژ در درمان کلی بیماران استفاده نمایند. علاوه بر این، بانداژ هوشمند بعلاوه دارای چنان توانایی ای - که البته هنوز به وسیله VA برای استفاده تأیید نشده است - می گردد که مستقیماً با تلفن بیماران همگام سازی شده و اطلاعات را مستقیماً به ارائه دهندگان مراقبت های بالینی آنها منتقل کند، و آنها را قادر سازد تا تنظیمات درمانی را تقریباً به صورت بلادرنگ انجام دهند.

بوگی در خصوص ایجاد دستگاه گفت: ما در طول توسعه با ارائه دهندگان مراقبت های بهداشتی حرفه ای، کار نموده ایم و آنها در طراحی ایده هایی ارائه داده اند.

بوگی شرح داد، در نهایت، Exciflex که قرار است به بازار عرضه گردد نظارت و کنترل کاربر پسند درمان زخم با تحریک الکتریکی یا ES (electrical stimulation) را به وسیله پزشک انجام می دهد. بعلاوه تاکید می نماید که دستگاه ES درمانی را بدون احتیاج به ایجاد اختلال در پانسمان زخم تا یک هفته ارائه می دهد.

وی گفت: این امر بر همه بیماران، به ویژه افرادی که تحت مراقبت های سرپایی قرار می گیرند، تأثیر مثبت خواهد گذاشت، زیرا احتیاجی به حضور مکرر در کلینیک سرپایی ندارند.

بوگی بعلاوه تأیید کرد که دستگاه دارای بلوتوث کم مصرف یا راه اندازی شده با BLE است و داده های شرایط زخم ذخیره شده به طور ایمن در یک سرویس وب بارگذاری می گردد. سابقه گرافیکی و فرایند و شرایط زخم بین ES درمانی نیز ارائه می گردد.

بوگی گفت: برنامه های کنترل و مدیریت فعالیت Exciflex در حال حاضر برای استفاده پزشکان در حال توسعه است. قبلاً فناوری ای وجود نداشت که داده های مربوط به بهبود زخم را به صورت لحظه ای ارائه دهد، بنابراین ما می خواهیم ابتدا آن را در اختیار پزشکان قرار دهیم تا آنها بتوانند اطلاعات مفید را معین نمایند.

بانداژ هوشمند برای نظارت بی سیم لحظه ای زخم های مزمن

این فناوری، یک بانداژ هوشمند با وسایل الکترونیکی قابل استفاده مجدد برای نظارت بی سیمی بلادرنگ pH زخم، فشار و خونریزی است.

داده ها نشان می دهد که زخم های مزمن یک چالش مهم برای ارائه دهندگان مراقبت های بهداشتی مدرن است.

زخم های مزمن زخم هایی هستند که از فرایند طبیعی بهبود و زمان بندی ها پیروی نمی نمایند. آنها به طور تصادفی خونریزی می نمایند و سطوح pH را در نتیجه عفونت نشان می دهند. فشار خارجی نیز می تواند باعث مزمن شدن این زخم ها گردد.

تشخیص و درمان زخم های مزمن چالش برانگیز است و کادر پزشکی اغلب برای انجام درمان به بازرسی های فیزیکی زخم اعتماد می نمایند. این روش مستلزم سفرهای مکرر به بیمارستان است که زمان بر و پرهزینه است.

این فناوری مشکل پایش زخم را با ارائه یک بانداژ پوشیدنی ارزان قیمت که علائم اولیه عفونت زخم مانند خونریزی و تغییرات pH را تشخیص می دهد و می تواند فشار خارجی روی زخم را میزان گیری کند، حل می نماید. این نوار ساده بانداژ می تواند داده های پیشرفت زخم را از راه دور ارسال نموده و در زمان احتیاج به تعویض پانسمان، به بیماران و بعلاوه کادر پزشکی از راه دور هشدارهای اولیه بدهد.

منبع: ویندی کول، دانشگاه ایالتی کنت

منبع: راسخون